Weltweit wollen viele Staaten eine nachhaltige Energieversorgung erreichen, doch die Herausforderungen unterscheiden sich von Region zu Region. Hocheffiziente Gaskraftwerke sind dabei fast immer ein Schlüssel zum Erfolg – wie Beispiele aus Asien zeigen.
Maximale Ausbeute: Neue GuD-Kraftwerke wie die Kraftwerk Lingang in Shanghai und Nhon Trach in Vietnam sorgen für eine sichere Stromversorgung Asiens.
Die Rekord-Turbine
open- Text Größe
- Share
- Diese Seite drucken
China ist hungrig – nach Elektrizität: 4.000 Terawattstunden (TWh) Strom verbraucht die zweitgrößte Volkswirtschaft der Welt pro Jahr. Dank eines jährlichen Wirtschaftswachstums um die zehn Prozent gelang es China zwar, Hunderte von Millionen Menschen aus der Armut zu holen. Doch die Folge ist ein enormer Hunger nach Konsum, Ressourcen und Energie. 2025, so schätzen die Vereinten Nationen, werden in China 1,4 Milliarden Menschen leben. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur dürfte sich der Ölverbrauch Chinas von 2009 bis 2015 um 70 Prozent erhöhen und dann 42 Prozent der weltweiten Ölnachfrage betragen. Der Stromverbrauch hat sich im vergangenen Jahrzehnt sogar verdreifacht – und bis 2030 dürfte er sich auf 8.000 TWh noch einmal verdoppeln.
Energieerzeugung und -verbrauch in China müssen daher effizienter werden, die CO2-Emissionen pro Einheit des Bruttoinlandsprodukts sollen radikal gesenkt, und bis 2030 soll der Energiemix deutlich ausgewogener werden. Zwar werden dann noch immer Kohlekraftwerke die wichtigste Rolle spielen. Doch auch Erneuerbare werden kräftig ausgebaut. Etwa Windparks, deren installierte Leistung von heute 60 auf 150 Gigawatt im Jahr 2020 steigen soll. Doch dies birgt die Gefahr von Fluktuationen im Stromnetz, wenn kein Wind weht und keine Sonne scheint.
Abhilfe schaffen sollen schnellstartfähige und hocheffiziente Gas- und Dampfturbinen(GuD)-Kraftwerke. Darunter auch die Anlage Shanghai Shenergy Lingang, die im Oktober 2012 mit dem Asian Power Award in der Kategorie „Best Gas Power Project“ ausgezeichnet wurde. Dieses Kraftwerk besteht aus vier Blöcken, in denen je eine Gasturbine der F-Serie von Siemens arbeitet. Einen neuen Effizienz-Maßstab im GuD-Betrieb in China setzte Block 4 mit einem Wirkungsgrad von 59,7 Prozent und einer Leistung von 430 MW. Das reicht aus, um 300.000 Menschen mit Strom zu versorgen. Hinzu kommt eine sehr hohe Flexibilität: So kann jeder Kraftwerks-Block nur zehn Minuten nach dem Start mit der Stromerzeugung beginnen. Heute dient dies dazu, die immensen Nachfrageschwankungen, die an extrem kalten Winter- oder an heißen Sommertagen vorkommen, im Shanghaier Stromnetz möglichst schnell auszugleichen. Doch schon bald könnte die Siemens-Lösung auch helfen, Fluktuationen aufgrund des hohen Anteils an erneuerbaren Energien zu dämpfen.
Drei Monate vor Plan. Auch in Vietnam helfen derartige Kraftwerke, die Stromversorgung zu verbessern. Vietnam ist eines der am schnellsten expandierenden Länder Südostasiens, der Strombedarf soll bis 2020 um elf bis 14 Prozent pro Jahr steigen. Laut der zum deutschen Wirtschaftsministerium gehörenden Gesellschaft „Germany Trade and Invest“ nimmt in Vietnam die Energienachfrage etwa doppelt so stark zu wie das Bruttoinlandsprodukt. Immer wieder kommt es zu Stromausfällen. Der Energiemasterplan für 2011 bis 2020 sieht daher vor, die heutigen Kapazitäten zu verdreifachen. Zum Beispiel mit der GuD-Anlage Nhon Trach 2, die rund 35 Kilometer von Ho Chi Minh Stadt entfernt liegt. Siemens lieferte für das 760-MW-Kraftwerk den sogenannten Power Block schlüsselfertig – bestehend aus zwei Gasturbinen des Typs SGT5-4000F, zwei Abhitzekesseln, einer Dampfturbine, drei luftgekühlten Generatoren, der kompletten Elektro- und Leittechnik sowie den Neben- und Hilfssystemen.
„Dank der hervorragenden Zusammenarbeit aller am Projekt beteiligten Parteien konnte das Kraftwerk nach nur 28,5 Monaten den kommerziellen Betrieb aufnehmen. Wir haben unseren Teil dabei drei Monate vor dem vereinbarten Termin fertig gestellt", sagt Lothar Balling, der Leiter der Gasturbinen-Kraftwerkslösungen in der Division Fossil Power Generation bei Siemens Energy. „Damit ist dieses Kraftwerk eines der am schnellsten gebauten in ganz Asien in den letzten Jahren. Darüber hinaus übertrifft die Anlage sowohl bei Leistung und Wirkungsgrad als auch bei den Emissionswerten die zugesicherten Eigenschaften. Sie setzt in Vietnam neue Maßstäbe." Diese Leistung wurde bei den Asian Power Awards mit der Auszeichnung „Outstanding Fast-Track Power Project“ gewürdigt.
Zugleich hat Siemens diese erfolgreiche Baureihe der F-Klasse um die H-Klasse erweitert. Zu letzterer gehört die Gasturbine, die im April 2011 im Kraftwerk Irsching im kombinierten Betrieb mit einer Dampfturbine den elektrischen Weltrekord-Wirkungsgrad von 60,75 Prozent erreichte – bei insgesamt mehr als 580 MW elektrischer Leistung. Die H-Klasse erreicht in dieser Konfiguration einen Wirkungsgradvorteil von über 1,5 Prozent gegenüber der bisherigen F-Klasse. Zudem lassen sich damit wegen ihrer Größe weitere Skalenvorteile bei den Kosten erzielen.
Mehr Strom aus Erdgas. Im rund 3.000 Kilometer entfernten Südkorea setzt man bereits auf die neueste Gasturbinenreihe. Acht Turbinen der H-Klasse konnte Siemens seit der Markteinführung 2011 schon nach Südkorea verkaufen. Das Land verfügt kaum über eigene Energiereserven und muss Brennstoffe, etwa flüssiges Erdgas (LNG), teuer importieren. Umso wichtiger ist die Effizienz der Kraftwerke: Eine Steigerung des elektrischen Wirkungsgrades um einen Prozentpunkt sorgt bei einem 800-MW-Kraftwerk für zusätzliche 60 Millionen Kilowattstunden Strom pro Jahr, was ausreicht, um etwa 30.000 Menschen zusätzlich mit Strom zu versorgen – bei gleichen Brennstoffkosten und CO2-Emissionen.
Ein gewichtiges Argument, denn die Brennstoffkosten machen drei Viertel der Gesamtkosten des Betreibers aus: „Aufgrund unserer hohen Gaspreise hat die Effizienz einen hohen Stellenwert für uns. Siemens verfügt über die derzeit effizienteste, erprobte und seit eineinhalb Jahren in Betrieb befindliche Kraftwerkstechnologie und ist ein erfahrener und verlässlicher Partner bei der Projektabwicklung“, sagt Kwang-Jae Yoo, CEO bei Posco Engineering & Construction, das für die Errichtung der Ansan-Anlage in der gleichnamigen Stadt südwestlich der Hauptstadt Seoul verantwortlich ist.
Siemens errichtet das Herzstück der Anlage, das Power Island, schlüsselfertig – unter anderem mit zwei Gasturbinen der H-Klasse, einer Dampfturbine und Generatoren. Das mit Flüssiggas befeuerte GuD-Kraftwerk Ansan wird bei der Inbetriebnahme 2014 über eine elektrische Bruttoleistung von 834 Megawatt (MW) verfügen und neben Strom auch Fernwärme für die Bürger der Stadt Ansan erzeugen. Diese Technologie sorgt für eine optimale Ausnutzung des Erdgases und treibt den Brennstoffnutzungsgrad auf über 75 Prozent. Im Vergleich zur global installierten Basis bestehender Gaskraftwerke werden in diesem Kraftwerk Gasverbrauch und Kohlendioxidemissionen um je ein Drittel gesenkt.
Das erste GuD-Kraftwerk von Siemens in Asien ging Anfang der 80er-Jahre in Bang Pakong, Thailand, ans Netz und erreichte einen Wirkungsgrad von 48 Prozent. Innerhalb von drei Jahrzehnten ist es also gelungen, den Wirkungsgrad um über zwölf Prozentpunkte anzuheben, was einer Steigerung der Brennstoffnutzung von über 25 Prozent entspricht.
Ein weiterer Rekord wird 2015 in Deutschland erreicht werden. Hier haben die Stadtwerke Düsseldorf kürzlich das Kraftwerk Lausward in Auftrag gegeben: 595 MW auf einem Strang, mehr als 61 Prozent Netto-Wirkungsgrad und bis zu 85 Prozent Brennstoffnutzungsgrad soll es erzielen.
Und die Forschung wird weiter vorangetrieben – bis 2020, so glauben die Siemens-Experten, werden elektrische Wirkungsgrade von über 62 Prozent im kombinierten GuD-Betrieb möglich sein.